[发明专利]针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识系统及方法

说明书

本发明提供了一种针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识系统及方法，包括：脉冲激励模块、信号采集模块、卫星在轨振动监测与模态识别模块、数据传输模块、数据处理模块。信号采集模块，包括若干被设置在卫星太阳电池阵上的传感器，用于采集卫星太阳电池阵上各个测点所在位置的脉冲响应信号；数据传输模块，用于将各个测点的脉冲响应信号传送到地面；卫星在轨振动监测与模态识别模块，用于接收和监测各个测点的脉冲响应信号；数据处理模块，用于根据各个测点的脉冲响应信号构造特征系统状态方程，并通过构造Hankel矩阵获取太阳电池阵在轨模态参数。本发明提供的方法具有较高的可靠性，且解决了大阵面太阳电池阵地面上模态频率测不准的问题。

技术领域

本发明涉及卫星太阳电池阵，具体地，涉及针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识系统及方法。

背景技术

由于空间微重力环境的存在，使得卫星上大阵面太阳电池阵系统很难保持在地面上的构型，而且太阳电池阵在空间由于冷热交变、振动耦合等原因，其结构外形都会发生一定的变化，因而对其结构在太空中进行实时跟踪和对其动态性能进行实时辨识显得非常的重要，而我国对于太阳电池阵的低频密集模态的理论研究和应用方面还处于最初级的阶段，进行了一点辨识算法的仿真研究工作，地面研究尚不充分。

目前卫星太阳电池阵的模态参数辨识，存在以下问题：

1)受地面试验条件限制，不能准确可靠的展现太阳电池阵在轨状态，导致整星设计过程中可靠性偏高或者偏低，使得设计过程中参数与在轨实际情况不一致；使得太阳电池阵与整星的模态产生振动耦合，导致姿态稳定度下降，影响载荷和整星的工作和寿命，存在着可靠性问题、薄弱环节以及事故隐患；

2)缺乏高精度、低频密集模态辨识方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识系统及方法。

根据本发明提供的针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识系统，包括：脉冲激励模块、信号采集模块、卫星在轨振动监测与模态识别模块、数据传输模块、数据处理模块；

-所述脉冲激励模块，用于对卫星太阳电池阵进行脉冲激励；

-所述信号采集模块，包括若干传感器，所述若干传感器被设置在卫星太阳电池阵上构成测点，用于采集卫星太阳电池阵上各个测点所在位置的脉冲响应信号；

-所述数据传输模块，用于将各个测点的脉冲响应信号传送到地面；

-所述卫星在轨振动监测与模态识别模块，用于接收和监测各个测点的脉冲响应信号，并采集卫星在轨稳态运行过程中，太阳电池阵受脉冲激励所产生的加速度响应信号，并利用加速度响应信号构造Hankel矩阵来进行模态辨识；

-所述数据处理模块，用于根据各个测点的脉冲响应信号构造特征系统状态方程，并通过构造Hankel矩阵获取太阳电池阵在轨模态参数。

优选地，所述信号采集模块还包括：数据采集卡、传输线，所述数据采集卡能够将压电信号转变为数字信号，所述传输线为抗干扰屏蔽传输线。

优选地，所述脉冲激励模块利用卫星姿轨控的推力器点火对太阳电池阵造成脉冲激励。

根据本发明提供的针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识方法，包括如下步骤：

步骤1：在卫星发射升空之前，在太阳电池阵上布置若干传感器，所述若干传感器构成测点；

步骤2：在卫星稳态控制过程中，通过使姿态控制用和轨道控制用的推力器点火的方法对太阳电池阵进行脉冲激振；

步骤3：由数传通道发送指令，打开数据采集器，采集太阳电池阵上各个测点位置的振动响应，该振动响应信号为加速度信号；